特斯拉電池生死劫：馬斯克三改充電時間表

上周，美國電動汽車公司特斯拉的首席技術官斯特勞貝爾表示，該公司最終將電池充滿電的時間縮短到了五分鐘，這幾乎與加滿一箱油的時間相同。為了讓電動汽車更實用，特斯拉正在拼命縮短充電時間。

特斯拉剛剛在今年5月宣布升級，將這一時間縮短至20分鐘。去年9月，特斯拉曾宣布將專門為Model S和未來的電動汽車設計一個“超級充電站”網絡，據說“可以在30分鐘內充滿一半的電池”。

特斯拉能夠實現如此短的充電時間，是因為充電站可以提供120千瓦的超高功率，而且特斯拉的電池組和專用電池管理系統比普通電動汽車高出三倍。

作為電動汽車的核心部件之一，特斯拉的電池一直受到嘲笑和批評。即使在銷量爆發式增長之后，許多行業專家仍稱其為“電池技術陳舊”和“沒有核心競爭力”。原因是特斯拉是唯一一家使用18650鈷酸鋰離子電池的公司，該電池已用于體積小但可控性高，即使電池組的一個單元發生故障，也可以減少故障的影響。

松下官網顯示，NCR18650型鋰電池是一款高容量電池，標稱電壓為3.6V，標稱最小容量為2750mah，重量為45.5g。此外，特斯拉第二代model s使用的18650的能量密度比之前的Roadster高出30%。

據特斯拉首席技術官JB Straubel介紹，在從Roadster到Model S的四年時間里，電池組的成本下降了約44%，并將繼續下降。2010年，松下向特斯拉投資3000萬美元，并成為其股東之一。并在2011年達成了一項戰略協議，該協議將負責未來五年所有特斯拉汽車的電池供應。根據特斯拉目前預計的2萬輛汽車的年產量，松下18650將在8萬多輛Model s上組裝。

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6831鋰電池糾紛重整案

18650存在安全風險，這是不爭的事實。特斯拉是如何“解決”這個問題的？秘密武器在于其電池管理系統，給出的解決方案是將6831個松下18650封裝電池與2安培小時串聯和并聯組合。

要駕駛電動汽車，需要大量18650節電池。特斯拉跑車的電池系統包含6831個小型電池，而特斯拉Model s則多達8000個。如何安排和組裝這些大量的小型電池尤為重要。

此時，特斯拉創始人之一Marc Tarpenning利用了他之前的經驗。他曾經是這一領域的專家，并成功地賣掉了一家公司。他將控制網絡控制領域數百萬臺服務器的模式轉移到了特斯拉電池系統控制領域。經過一年的DOE（實驗設計），他通過分級管理成功控制了6831個小型電池、電壓和溫度：

69個18650個電池并聯封裝，形成電池磚；

將9個電池磚串聯連接以形成電池片；

11個電池單元組成一個電池組，共有6831個電池單元。

僅僅有這些級別是不夠的，所以有必要監控每個級別，所以他們在每個電池單元、每個電池磚和每個電池片的兩端都設置了保險絲，一旦電池過熱或電流過大，它就會融化并立即斷開輸出。

僅僅有一個保險絲是不夠的，所以：

在每個電池上，設置BMB（電池監測板）來監測每個電池磚的電壓和溫度以及整個電池的輸出電壓。

BSM（電池系統監視器）設置在整個電池組上，用于監視整個電池組的工作環境。包括電池組的電流、電壓、溫度、濕度、方向、煙霧等。

在車輛級別，VSM（車輛系統監視器）設置為監視BSM。

這樣的電池控制系統已經成為特斯拉的技術核心。當特斯拉剛剛宣布這個昂貴的系統（據傳超過2萬美元）時，許多業內人士總是對它唱衰，認為在車里放7000個電池是荒謬的。然而，事實給了他們強烈的回應。雪佛蘭Volt起火，Fisker Karma車型在一年內發生了三起自燃事件。另一方面，特斯拉、Roadster和特斯拉Model S都沒有發生任何自燃事件。

NCA等待檢查

特斯拉與豐田、戴姆勒等制造商在電動汽車領域進行了合作，包括為smart、梅賽德斯-奔馳A級和梅賽德斯-奔馳B級的電動版本提供電池動力，并為豐田RAV4電動汽車提供電池組和電機。目前，戴姆勒持有特斯拉4.3%的股份，豐田也持有特斯拉2.9%的股份4.3%。但由于特斯拉正式投入市場的時間短、產品數量少，理論上完善的特斯拉電池系統仍需在實踐中檢驗。

特斯拉的第一款車型Roadster使用18650鈷酸鋰電池，而第二款生產車型model s則使用松下定制的三元電池，即鎳、鈷、鋁三元正極材料的鋰電池，業內俗稱NCA。

鈷酸鋰電池技術最為成熟，單位能量密度高于鎳鈷錳三元正極材料（NMC）或鎳鈷鋁三元負極材料（NCA）制成的鋰電池，但成本也更高。Model S使用了8000多節電池，比Roadster高出1000多節，但由于三元電池更好地控制了成本，成本下降了30%。

鈷酸鋰的電熱峰值在200℃左右，低于磷酸亞鐵鋰。此外，鈷氧化物鋰電池確實沒有磷酸鐵鋰電池的2000次循環那么高。然而，由于技術瓶頸，磷酸鐵鋰電池更穩定，循環次數更高，但其一致性和單位能量密度更低，磷酸鐵電池和鈷氧化物鋰電池都有各自的優勢。上周，美國電動汽車公司特斯拉的首席技術官斯特勞貝爾表示，該公司最終將電池充滿電的時間縮短到了五分鐘，這幾乎與加滿一箱油的時間相同。為了讓電動汽車更實用，特斯拉正在拼命縮短充電時間。

特斯拉剛剛在今年5月宣布升級，將這一時間縮短至20分鐘。去年9月，特斯拉曾宣布將專門為Model S和未來的電動汽車設計一個“超級充電站”網絡，據說“可以在30分鐘內充滿一半的電池”。

特斯拉能夠實現如此短的充電時間，是因為充電站可以提供120千瓦的超高功率，而且特斯拉的電池組和專用電池管理系統比普通電動汽車高出三倍。

作為電動汽車的核心部件之一，特斯拉的電池一直受到嘲笑和批評。即使在銷量爆發式增長之后，許多行業專家仍稱其為“電池技術陳舊”和“沒有核心競爭力”。原因是特斯拉是唯一一家使用18650鈷酸鋰離子電池的公司，該電池已用于，如雪佛蘭Volt、日產Leaf、比亞迪E6和菲斯克Karma。

特斯拉有些不同。他的第一款車型Roadster使用18650鋰鈷氧化物電池。與磷酸鐵鋰電池相比，該電池技術成熟，功率大，能量密度高，一致性高，但安全系數低，熱電特性差，成本相對較高。

業內人士表示，如果18650電池的外部電壓低于2.7V或高于3.3V，就會出現過熱的癥狀。如果電池組很大，并且電池組中的溫度梯度沒有得到很好的控制，就會有很大的火災風險。電池技術的關鍵正是對電壓、電流和熱量的控制。難怪特斯拉被批評為電池技術不可靠。

但事實上，被認為更安全、更可靠的磷酸鐵鋰電池并非萬無一失。在制備的燒結過程中，氧化鐵可能在高溫下被還原為單質鐵，這會導致電池的微短路，這是電池中非常禁忌的物質。此外，磷酸鐵鋰電池在實際生產中的充放電曲線差異較大，一致性差，能量密度低，直接影響電動汽車靈敏的電池壽命。數據顯示，鈷酸鋰的理論密度為5.1g/cm3，商用鈷酸鋰通常為2.0-2.4g/cm3。磷酸亞鐵鋰的理論密度僅為3.6g/cm3。海通國際證券公司最新研究報告顯示，特斯拉電池的能量密度（170wh/kg）約為比亞迪磷酸鐵鋰電池的兩倍。

電池組的成本在四年內下降了44%。

早在20世紀70年代，英國賓厄姆頓大學的惠廷厄姆女士就發明了18650電池，該電池經常用于11個電池單元組成一個電池組，共有6831個電池單元。

僅僅有這些級別是不夠的，所以有必要監控每個級別，所以他們在每個電池單元、每個電池磚和每個電池片的兩端都設置了保險絲，一旦電池過熱或電流過大，它就會融化并立即斷開輸出。

僅僅有一個保險絲是不夠的，所以：

在每個電池上，設置BMB（電池監測板）來監測每個電池磚的電壓和溫度以及整個電池的輸出電壓。

BSM（電池系統監視器）設置在整個電池組上，用于監視整個電池組的工作環境。包括電池組的電流、電壓、溫度、濕度、方向、煙霧等。

在車輛級別，VSM（車輛系統監視器）設置為監視BSM。

這樣的電池控制系統已經成為特斯拉的技術核心。當特斯拉剛剛宣布這個昂貴的系統（據傳超過2萬美元）時，許多業內人士總是對它唱衰，認為在車里放7000個電池是荒謬的。然而，事實給了他們強烈的回應。雪佛蘭Volt起火，Fisker Karma車型在一年內發生了三起自燃事件。另一方面，特斯拉、Roadster和特斯拉Model S都沒有發生任何自燃事件。

NCA等待檢查

特斯拉與豐田、戴姆勒等制造商在電動汽車領域進行了合作，包括為smart、梅賽德斯-奔馳A級和梅賽德斯-奔馳B級的電動版本提供電池動力，并為豐田RAV4電動汽車提供電池組和電機。目前，戴姆勒持有特斯拉4.3%的股份，豐田也持有特斯拉2.9%的股份4.3%。但由于特斯拉正式投入市場的時間短、產品數量少，理論上完善的特斯拉電池系統仍需在實踐中檢驗。

特斯拉的第一款車型Roadster使用18650鈷酸鋰電池，而第二款生產車型model s則使用松下定制的三元電池，即鎳、鈷、鋁三元正極材料的鋰電池，業內俗稱NCA。

鈷酸鋰電池技術最為成熟，單位能量密度高于鎳鈷錳三元正極材料（NMC）或鎳鈷鋁三元負極材料（NCA）制成的鋰電池，但成本也更高。Model S使用了8000多節電池，比Roadster高出1000多節，但由于三元電池更好地控制了成本，成本下降了30%。

鈷酸鋰的電熱峰值在200℃左右，低于磷酸亞鐵鋰。此外，鈷氧化物鋰電池確實沒有磷酸鐵鋰電池的2000次循環那么高。然而，由于技術瓶頸，磷酸鐵鋰電池更穩定，循環次數更高，但其一致性和單位能量密度更低，磷酸鐵電池和鈷氧化物鋰電池都有各自的優勢。

標簽：Model S豐田奔馳比亞迪特斯拉

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